KR101484329B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀폐 용기 내에 리니어 모터, 리니어 모터에 의해 작동되는 피스톤, 피스톤에 의해 냉매가 압축되는 압축 공간을 제공하는 실린더를 포함하는 리니어 압축기에 있어서, 금속 주물로 제작되며, 실린더가 고정되는 프레임, 프레임 내측에 형성되어 상기 실린더와 피스톤 사이의 오일순환유로와 연통되는 오일공급유로, 프레임 내에 압입되어, 밀폐 용기 내에 충진된 오일을 오일공급유로로 퍼올리는 오일 파이프, 오일 파이프를 통해 오일이 흡입되도록 음압 및 양압을 발생시키며, 프레임 내에 압입되는 오일 공급 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
윤활, 오일, 버, 이물질, 오일공급유로, 오일순환유로, 오일급유

Description

리니어 압축기 {LINEAR COMPRESSOR}
본 발명은 쉘 내측에 실린더, 피스톤 및 리니어 모터로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치되는 동시에 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 쉘 하부에 저장된 오일을 펌핑하여 실린더와 피스톤 사이로 공급하는 리니어 압축기의 오일공급장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 오일공급장치가 도시된 측단면도이다.
종래 기술에 따른 리니어 압축기의 오일공급장치는 도 1에 도시된 바와 같이 밀폐된 쉘(미도시) 내부에 설치된 실린더(2), 피스톤(4) 및 리니어 모터(미도시)로 이루어진 구조체(1) 하부에 설치되는데, 상기 실린더(2)와 피스톤(4) 사이에 형성된 오일순환유로(10)와 연통되도록 일측 본체 프레임(3)에 오일공급유로(12) 및 오일회수유로(14)가 형성되고, 상기 오일공급유로(12) 하측에 연통되도록 설치된 오일실린더(22) 내부에 질량부재(24)가 오일스프링(26a,26b)에 의해 탄성 지지된 상태로 왕복 직선 운동하면서 압력차를 발생시키되, 상기 오일실린더(22) 일측에 상기 쉘 하부에 저장된 오일에 담겨지는 오일공급관(21)이 연통되도록 설치되는 동시 에 상기 오일공급유로(12)와 오일실린더(22) 사이에는 오일공급을 조절하는 오일공급밸브 어셈블리(30)가 설치된다.
여기서, 상기 본체 프레임(3)은 상기 실린더(2) 및 리니어 모터를 고정시키되, 상기 피스톤(4)이 상기 실린더(2) 내측에서 상사점(TDC)과 하사점(BDC) 사이에서 왕복 직선 운동하면서 그 사이에 형성된 압축공간(P)으로 냉매를 흡입하는 흡입행정 후, 압축하여 토출시키는 압축행정을 반복적으로 수행하게 된다.
이때, 상기 피스톤(4)이 일단에는 냉매를 흡입하는 흡입밸브(6)가 설치되는 동시에 상기 실린더(2) 일단에는 압축된 냉매를 토출시키는 토출밸브(8a)가 상기 실린더(2) 일단에 고정된 토출캡(8b) 내측에 스프링(8c)에 의해 탄성 지지된 토출밸브 어셈블리(8)가 개폐 가능하도록 설치된다.
다음, 상기 오일공급유로(12)와 오일회수유로(14)는 상기 본체 프레임(3) 내부 및 실린더(2) 내부에 형성되어 상기 실린더(2)와 피스톤(4) 사이에 형성된 오일순환유로(10)로 오일을 공급 및 회수할 수 있도록 하고, 상기 오일순환유로(10)는 상기 실린더(2) 내주면 및 피스톤(4) 외주면에는 각각 링 형상의 실린더 홈(2h) 및 피스톤 홈(4h)이 서로 겹쳐지도록 형성되어 오일이 순환되도록 한다.
이때, 상기 오일공급유로(12) 및 오일회수유로(14)는 상기 실린더 홈(2h)과 연통되도록 형성되되, 상기 상사점(TDC) 방향의 실린더 홈(2h) 일단에 각각 연통되도록 설치된다.
다음, 상기 오일실린더(22)는 상기 구조체(1)와 함께 동일하게 진동될 수 있도록 그 일단이 상기 본체 프레임(3)에 고정되되, 상기 본체 프레임(3)의 일면에 상기 오일공급유로(12)와 연통되도록 형성된 장착홈(3h)에 압입되도록 설치된다.
다음, 상기 질량부재(24)는 상기 오일실린더(22)의 진동에 대한 관성력에 의해 상기 오일실린더(22) 내부에서 왕복 직선 운동 가능하게 설치되되, 상기 오일실린더(22)의 내경과 소정 간극을 두고 위치된 질량본체(24a) 및 그 양측단 중앙에 축방향으로 돌출되어 상기 오일스프링들(26a,26b)에 의해 끼움되는 지지용 돌기(24b,24b')가 형성된다.
이때, 상기 오일실린더(22)는 일단이 상기 장착홈(3h)에 지지되는 동시에 다른 일단을 막아주도록 별도의 고정캡(28)이 설치되고, 상기 오일스프링(26a,26b)은 상기 질량부재(24)의 일단과 상기 장착홈(3h) 사이에 설치되는 동시에 상기 질량부재(24)의 다른 일단과 상기 고정캡(28) 사이에 탄성 지지되도록 설치된다.
물론, 상기 질량부재(24)이 상기 오일스프링들(26a,26b)에 의해 축방향으로 탄성 지지된 상태에서 왕복 직선 운동하면서 상기 오일실린더(22) 내에 압력차를 발생시켜 오일을 펌핑하도록 한다.
다음, 상기 오일공급밸브 어셈블리(30)는 상기 오일실린더(22)와 오일공급유로(12)가 연통되는 본체 프레임(3) 일측에 설치되어 오일을 흡입하는 오일흡입밸브(미도시) 및 오일을 토출시키는 오일토출밸브(미도시)가 개폐 가능하게 형성된 판 형상의 밸브시트(미도시)와, 상기 밸브시트의 외측에 각각 겹쳐지도록 설치되어 오일이 일시적으로 저장될 수 있는 흡입저장공간 및 토출저장공간을 형성하는 시트커버(미도시) 등을 포함하여 이루어진다.
물론, 상기 오일공급유로(12) 하부에는 상기 오일공급관(21)이 연통되도록 설치되며, 상기 오일공급관(21)은 그 끝단이 상기 쉘에 저장된 오일에 담겨지도록 설치된다.
따라서, 상기와 같이 구성된 오일공급장치는 상기 피스톤(4)이 상기 실린더(2) 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 상기 구조체(1) 및 이에 고정된 오일실린더(22)가 진동하게 되고, 상기 질량부재(24)가 진동에 대한 관성력에 의해 상기 오일실린더(22) 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 그 내부 압력이 가변되며, 상기 오일실린더(22) 내부 압력이 가변됨에 따라 오일은 상기 오일공급관(21)을 통하여 흡입되는 동시에 상기 오일흡입밸브 및 오일토출밸브의 개폐로 인하여 상기 오일공급유로(12)를 따라 펌핑된다.
이후, 상기 오일공급유로(12)를 따라 공급된 오일은 상기 오일순환유로(10)를 따라 순환되면서 상기 실린더(2)와 피스톤(4) 사이에서 발생되는 열을 냉각시키는 동시에 윤활 작용을 한 다음, 상기 오일회수유로(14)를 따라 상기 쉘 하부로 다시 회수된다.
본 발명은 오일 공급 유로 및 오일 순환 유로로 부유물이나 플라스틱 칩, 버(burr) 등의 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 구조를 구비하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 밀폐 용기 내에 리니어 모터, 리니어 모터에 의해 작동되는 피스톤, 피스톤에 의해 냉매가 압축되는 압축 공간을 제공하는 실린더를 포함하는 리니어 압축기에 있어서, 금속 주물로 제작되며, 실린더가 고정되는 프레임, 프레임 내측에 형성되어 상기 실린더와 피스톤 사이의 오일순환유로와 연통되는 오일공급유로, 프레임 내에 압입되어, 밀폐 용기 내에 충진된 오일을 오일공급유로로 퍼올리는 오일 파이프, 오일 파이프를 통해 오일이 흡입되도록 음압 및 양압을 발생시키며, 프레임 내에 압입되는 오일 공급 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 파이프는 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 공급 어셈블리는, 금속으로 형성되는 오일 실린더, 오일 실린더의 양 단을 막아주며, 플라스틱으로 형성되는 오일 캡, 오일 실린더 내에서 진동하며 오일 공급유로에 음압 및 양압을 형성하는 질량 부재, 질량 부재를 양측에서 탄성지지하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 캡은, 프레임 내로 삽입되는 부분과 프레임 바깥에 위치한 부분이 서로 단차 진 형상인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 캡이 프레임 내로 삽입되면서 발생하는 버(burr)를 오일 캡과 프레임 내에 가두는 버 대피 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 버 대피 구조는, 오일 캡에서 프레임 바깥에 위치한 부분에 형성되며, 프레임 내로 삽입되는 부분 주위에 형성된 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 버 대피 구조는, 프레임에서 오일 캡이 삽입되는 삽입홈의 일단에 내경이 넓어지도록 형성된 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 버 대피 구조는, 오일 캡에서 프레임에 삽입되지 않는 부분에 형성되며, 프레임에 삽입되는 부분 주위에 형성된 홈을 더 포함하며, 단차부와 홈은 서로 연결되어 밀폐된 하나의 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 파이프의 단부를 감싸며, 오일 파이프로 이물질이 흡입되는 것을 방지하는 오일 스크린을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 스크린은, 밀폐 용기의 하부에 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 스크린은, 오일 파이프의 단부를 감싸는 메쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 스크린의 높이는, 밀폐 용기에 충진된 오일의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 스크린은, 오일 파이프 주변을 감싸는 메쉬, 메쉬의 상단을 고정하는 링, 메쉬의 하단을 고정하며 밀폐용기에 부착되는 금속판을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 태양으로서, 오일 스크린의 지름은, 오일 파이프의 지름보다 적어도 2mm이상 큰 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
본 발명에 따른 리니어 압축기는 오일 공급 어셈블리가 프레임에 삽입되면서 발생하는 버가 탈락하여 오일로 유입되는 것을 방지하여 오일 공급 유로나 오일 순환 유로를 막아 급유불량을 일으키거나, 오일 실린더와 질량부재 사이로 유입되어 마모를 일으키는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 리니어 압축기는 오일 파이프 주위에 오일 스크린을 구비하여 오일 파이프를 통해 오일에 부유하는 이물질을 걸러주어, 이물질이 오일 공급 유로나 오일 순환 유로로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 캡의 버 대피 구조를 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 리니어 압축기는 주철 또는 알루미늄으로 주물 형성한 프레임(300)을 구비한다. 주철 또는 알루미늄으로 프레임(300)을 주물 형성 시에 비교적 복잡한 형상의 오일 공급 어셈블리(200), 또는 오일 공급 유로(400)를 함께 형성하기 어렵다. 따라서 오일 공급 유로(미도시)는 프레임(300)을 주물 형성한 이후 드릴링 등을 이용하여 형성하고, 오일 공급 어셈블리(200)는 별도로 제작 후에 프레이(300) 내로 압입된다. 따라서 프레임(300)과 오일 실린더를 일체로 하고, 오일 공급 유로(400)가 동시에 형성되도록 프레임(300)을 소결 형성하는 것에 비해 제작 단가를 많이 낮출 수 있다.
오일 공급 어셈블리(200)는 금속으로 만들어지는 오일 실린더(210), 오일 실린더(210)의 양단을 막아주는 오일 캡(220), 오일 실린더(210) 내에서 좌우 직선운동을 하며 오일 공급 유로(400)에 음압 및 양압을 형성하는 질량 부재(230), 질량 부재(230)의 양측에서 질량 부재(230)의 움직임을 도우며, 오일 캡(220)에 의해 일단이 지지되는 탄성 부재(240)를 포함한다. 이때 오일 캡(220)은 탄성 부재(240)를 지지하는 역할과 프레임(300)에 오일 공급 어셈블리(300)를 고정시키는 역할을 함께 수행한다. 오일 캡(220)이 금속으로 제작될 경우, 오일 캡(220)이 프레임(300)으로 탈락하는 것을 방지하려면 열합 등의 번거로운 과정이 필요하므로 제조 단가가 올라가고 제조 공정이 복잡해지며, 제조 시간이 길어진다. 따라서 오일 캡(220)은 어느 정도 탄성을 가지는 플라스틱으로 제조된다. 그러나 플라스틱으로 제조되는 오일 캡(220)은 금속으로 제조되는 프레임(300)에 비해 경도가 낮다. 따라서 오 일 캡(220)이 프레임(300)으로 압입될 때, 오일 캡(220)의 외부가 프레임(300)에 긁혀서 얇게 벗겨지며 버(burr)가 발생할 수 있다. 버가 탈락하여 밀폐용기(미도시) 하부에 충진된 오일로 떨어지면, 오일 공급 유로, 오일 순환 유로 등으로 유입되어 급유 불량이 발생할 수 있으며, 오일 실린더(210)와 질량 부재(230)에 마모를 일으키는 요인이 될 수 있다.
오일의 급유 불량과 오일 공급 어셈블리(200)의 마모를 막기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기는 오일 캡(220)이 프레임(300)으로 압입될 때 발생하는 버(burr)를 가둬두는 버 대피 구조(250)를 포함한다. 오일 캡(220)의 일단에는 오일 실린더(210)가 삽입되고, 오일 캡(220)의 타단은 프레임(300) 내로 삽입되는데, 프레임(300) 내로 삽입되는 부분은 프레임(300)에 삽입되지 않는 부분에 비해 직경이 작다. 즉 단차가 형성되며, 프레임(300)에 형성되는 삽입홈(310)보다 직경이 큰 부분이 삽입홈 내로 삽입되지 못하므로, 오일 캡(220)이 삽입되는 정도를 제한할 수 있다. 이때, 프레임(300) 내로 삽입되지 않는 부분에서 프레임(300)에 닿는 부분에 홈(252)을 형성한다. 홈(252)은 프레임(300) 내로 삽입되는 부분 주위에 형성된다. 오일 캡(220)을 프레임(300) 내로 삽입하면서 발생하는 버는 이 홈(252) 내에 갇혀서 오일이 충진된 곳으로 낙하하지 못한다. 또한, 프레임(300)의 삽입홈(310)에도 오일 캡(220)에 형성된 홈(252)과 함께 버 대피 구조(20)를 형성하는 단차부(254)가 형성된다. 단차부(254)는 프레임(300)의 삽입홈(310)의 일단에 직경이 더 넓어지게 형성된 것이다. 오일 캡(220)이 프레임(300) 내로 삽입되면서 발생하는 버는 일단 단차부(254)로 밀려난 다음, 오일 캡(220)에 형성된 홈(252)과 단차부(254)에 의해 갇혀있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 스크린을 구비하는 리니어 압축기를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기는 오일의 급유 불량과 오일 공급 어셈블리(200)의 마모를 막기 위한 또 다른 구조로, 오일 파이프 주변에 오일 파이프로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 설치되는 오일 스크린을 포함한다. 오일 파이프(500)는 일단이 프레임(300)에 삽입되고, 타단은 밀폐용기(100) 하부에 충진된 오일에 잠기며, 이를 위해 'ㄱ'자 형태로 절곡되어 있다. 그러나 밀폐용기(100) 하부에 충진된 오일에는 플라스틱 칩, 실, 고무 등의 유기물과 금속성 오물이 부유하고 있어, 이러한 부유물이 오일 파이프(500)를 통해 오일 공급 유로 및 오일 순환 유로로 유입되면 오일 급유 불량 및 마모가 발생한다. 이를 방지하기 위해 오일 파이프(500)의 끝단 주변에 부유물의 유입을 막는 오일 스크린(600)을 설치한다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 리니어 압축기가 구비하는 오일 스크린을 도시한 도면이다. 오일 스크린(600)은 원통형으로 오일 파이프(500)의 끝단을 둘러싸는 메쉬(610)와, 메쉬(610)의 하단을 고정하며 오일 스크린(600)을 밀폐 용기 하부에 고정시키는 역할을 하는 금속판(620) 및 오일 스크린(600)의 상단을 고정하여 형태를 유지시키는 링(630)을 포함한다. 금속판(620)은 밀폐용기(100)의 하면에 티그 용접 또는 스팟 용접되어 오일 스크린(600)이 밀폐용기(100)에 고정된다. 또한 메쉬(610)의 내경은 오일 파이프(500)의 진동 반경 이상이 되는 것이 바람직하다. 메쉬(610)와 오일 파이프(500)가 부딪히게 되면 진동 및 소음이 발생할 뿐 아니라, 오일 급유의 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 따라서 메쉬(610)의 내경은 오일 파이프(500)의 외경보다 적어도 2mm 이상 큰 것이 바람직하다. 또한 메쉬(610)의 상단은 오일 파이프(500)의 하단의 위치보다 높은 위치에 있어야 한다. 그래야 메쉬(610)를 통해 걸러진 오일이 오일 파이프(500)로 유입될 수 있다. 한편, 오일 스크린(600)의 상단을 넘어서 이물질이 메쉬(610)에 의해 둘러싸인 공간으로 유입되는 것을 방지하기 위해 오일 스크린(600)의 상단이 밀폐 용기(100)에 충진된 오일의 표면보다 높게 올라와 있는 것이 바람직하다.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 오일공급장치가 도시된 측단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 캡의 버 대피 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 스크린을 구비하는 리니어 압축기를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 리니어 압축기가 구비하는 오일 스크린을 도시한 도면.

Claims (14)

  1. 밀폐 용기 내에 리니어 모터, 리니어 모터에 의해 작동되는 피스톤, 피스톤에 의해 냉매가 압축되는 압축 공간을 제공하는 실린더를 포함하는 리니어 압축기에 있어서,
    금속 주물로 제작되며, 실린더가 고정되는 프레임;
    프레임 내측에 형성되어 상기 실린더와 피스톤 사이의 오일순환유로와 연통되는 오일공급유로;
    프레임 내에 압입되어, 밀폐 용기 내에 충진된 오일을 오일공급유로로 퍼올리는 오일 파이프;
    금속으로 형성되는 오일 실린더, 오일 실린더의 양 단을 막아주며, 플라스틱으로 형성되는 오일 캡, 오일 실린더 내에서 진동하며 오일 공급유로에 음압 및 양압을 형성하는 질량 부재, 질량 부재를 양측에서 탄성지지하는 탄성부재를 포함하며, 오일 파이프를 통해 오일이 흡입되도록 음압 및 양압을 발생시키며, 프레임 내에 압입되는 오일 공급 어셈블리;를 포함하며,
    오일 캡이 프레임 내로 삽입되면서 발생하는 버(burr)를 오일 캡과 프레임 내에 가두는 버 대피 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    오일 파이프는 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    오일 캡은, 프레임 내로 삽입되는 부분과 프레임 바깥에 위치한 부분이 서로 단차 진 형상인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    버 대피 구조는, 오일 캡에서 프레임 바깥에 위치한 부분에 형성되며, 프레임 내로 삽입되는 부분 주위에 형성된 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  7. 제4항에 있어서,
    버 대피 구조는, 프레임에서 오일 캡이 삽입되는 삽입홈의 일단에 내경이 넓어지도록 형성된 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    버 대피 구조는, 오일 캡에서 프레임에 삽입되지 않는 부분에 형성되며, 프레임에 삽입되는 부분 주위에 형성된 홈을 더 포함하며,
    단차부와 홈은 서로 연결되어 밀폐된 하나의 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  9. 제1항에 있어서,
    오일 파이프의 단부를 감싸며, 오일 파이프로 이물질이 흡입되는 것을 방지하는 오일 스크린;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    오일 스크린은, 밀폐 용기의 하부에 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  11. 제9항에 있어서,
    오일 스크린은, 오일 파이프의 단부를 감싸는 메쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  12. 제9항에 있어서,
    오일 스크린의 높이는, 밀폐 용기에 충진된 오일의 높이보다 높은 것을 특징 으로 하는 리니어 압축기.
  13. 제9항에 있어서,
    오일 스크린은, 오일 파이프 주변을 감싸는 메쉬, 메쉬의 상단을 고정하는 링, 메쉬의 하단을 고정하며 밀폐용기에 부착되는 금속판을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  14. 제9항에 있어서,
    오일 스크린의 지름은, 오일 파이프의 지름보다 적어도 2mm이상 큰 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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